计算机网络导论

1、several group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for

2、 measurement, General in iron angle code bit at measurement level points grid errors, specific method is from baseline to methyl vertical box center line distance for a, to b vertical box distance for b, list can measuredseveral group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box betwe

3、en of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for measurement, General in iron angle code bit at measurement level points grid e

4、rrors, specific method is from baseline to methyl vertical box center line distance for a, to b vertical box distance for b, list can measuredseveral group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal

5、 and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for measurement, General in iron angle code bit at measurement level points grid errors, specific method is from baseline to methyl vertical box center line dist

6、ance for a, to b vertical box distance for b, list can measured第2章 网络传输介质本章介绍网络中的主要通信介质，通过本章的学习应掌握双绞线、同轴电缆、光纤的分类以及基本连接方法，并了解无线传输介质及其相关技术。2.1 双绞线双绞线(Twisted Pair，TP)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线可以用于模拟信号和数字信号的传输,特别适用于较短距离的信息传输。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。2.1.1 双绞线的结构普通照明用的导线是两根导线，一般是平行结构

7、。而在双绞线中，是把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,如图2.1，每一根导线在传输过程中辐射的电磁波会与另一根导线上发出的电磁波抵消。从而降低信号干扰的程度,这正是双绞结构的优点。双绞线的一个双绞循环称作扭距，扭距越小，抗干扰能力越强。图2.1 平行结构和双绞结构封套铜线撕剥线绝缘层 图2.2 双绞线的剖面图如图2.2，用于网络连接的双绞线内部有八根铜线，每根铜线都由绝缘层包裹，绝缘层使用不同的颜色来区分每一根导线。撕剥线是一根强度很高的细线，在制作线缆时可借助撕剥线划开封套。双绞线内部的八根导线是两两互绞的，分别是橙色线与橙白线互绞，蓝色线与蓝白线互绞，绿色线与绿白线互绞，棕色线和棕白

8、线互绞。2.1.2 双绞线的分类与规格型号1分类双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)和非屏蔽双绞线(Unshilded Twisted Pair,UTP)。屏蔽双绞线，在导线与封套之间有一个金属的网状屏蔽层，用来减小幅射,这可以防止外部的电磁干扰，并且避免双绞线内部的电磁辐射传到外部，从而防止通信线路上的窃听，保证了一定的安全性。但是这也使得本要向外辐射的电磁波从屏蔽层反射回来，从而产生内部干扰。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术，并且屏蔽层必须严格接地，才能真正起到抗干扰作用，否则有可能使屏蔽层自身成为一个很大

9、的干扰源。屏蔽双绞线有较高的传输速率,100米内可达到155Mb/s。全屏蔽解决方案主要应用于严重电磁干扰环境，如一些广播站、电台等。另外，应用于那些出于安全目的，要求电磁辐射极低的环境。图2.3为整体屏蔽，图2.4每对屏蔽。如果没有特殊要求，在施工布线中非屏蔽双绞线更为常用。图2.3 整体屏蔽双绞线 图2.4每对屏蔽双绞线非屏蔽双绞线是由一对分别用绝缘层包封的单股铜线双绞而成，它没有屏蔽层，直径小, 重量轻、易弯曲、易安装，具有良好的传导率，适用于结构化综合布线。它既可传输模拟信号，也可传输数字信号；既可用于基带传输，也可用于宽带传输；既可用于广播信道，也可用于点-点信道。尤其是采用特殊技术

10、生产的非屏蔽双绞线，具有防电磁波及克服电容干扰能力，它的传输速度可达100Mb/s以上。非屏蔽双绞线在价格上和安装上，均比使用同轴电缆及光纤优越，是一种经济、实惠、方便的传输媒体，且无屏蔽双绞线技术越来越成熟，系列产品及配套联接部件越来越齐全，从而使得非屏蔽双绞线的应用非常广泛。图2.5为典型的非屏蔽双绞线，图2.6为阻水型非屏蔽双绞线，具有双封套，阻水性能好，主要适用于室外水平子系统的连接。图2.5 典型的非屏蔽双绞线 图2.6阻水型非屏蔽双绞线2规格型号EIA/TIA为双绞线电缆定义了多种不同型号，如下所述。其中，计算机网络综合布线使用第3、4、5类及5类以上电缆。 1类：主要用于传输语音

11、（1类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。 2类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。 3类:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10Base-T。 4类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网以及10Base-T和100Base-T。 5类:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,最高传输频率为100MHz

12、,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于10Base-T 和100Base-T网络，这是较常用的以太网电缆。 超5类（Enhanced Cat 5）：它是将现在的五类非屏蔽双绞线的性能加以改善，不少参数的性能，例如近端串扰 (NEXT)，衰减串扰比(ACR)、带宽等都有提高。主要用于低于千兆位/秒的以太网。6类是一个新级别的电缆，与5类或超5类相比，在各项性能参数都有较大提高。6类系统工作在250MHz的频率上，在相等条件下提供两倍于5类系统的带宽。主要用于千兆位或更高的以太网。 213 双绞线的识别 目前，3类线、4类线在市场上基本不存在了，5类，超5类，6类在市场上

13、都有销售。据统计，70%左右的网络故障是由网络布线问题导致的，所以在网络布线时线缆质量是个关键问题。下面主要阐述如何识别正规产品，避免假线。1线对数目10M以太网10Base-T标准使用2对导线传输信号，快速以太网由三个标准100Base-TX、100Base-T2和100Base-T4，100Base-T4使用4对线，另两种使用2对线，有些供应商以此为由提供只有2对线的双绞线，这样的线缆价格便宜但不是正规产品。根据美国线缆标准(AWG)规定：3类、4类、5类、超5类双绞线中的导线都定义为4对。其中3类线的实际产品有些是2对线，有些是4对线。在早期的10M以太网中可以找到使用2对线的3类线。而

14、快速以太网要求的5类线应能支持三个标准，必须要有4对线。在千兆以上的以太网中要使用4对线通信。所以应选择有标准对数的线缆。2扭绞要求双绞线中有多个线对，不同的线对具有不同的扭距，但某些非正规厂商生产的双绞线多以下问题：所有线对的扭绞密度相同；线对的扭绞密度不符合技术要求；线对的扭绞方向不符合要求。这些问题会引起双绞线的近端串扰，从而使传输距离达不到要求。不同规格型号的双绞线的总体扭绕密度不同，如5类比3类密，超5类比5类密。3线缆产品标示由于双绞线产品标示没有统一标准，不同生产商的产品标志可能不同，但一般包括以下一些信息：双绞线类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火测试、长度标志、生产日

15、期、双绞线的生产商和产品号码。下面以AVAYA产品为例说明其标示的含义：AVAYA-C SYSTEIMAX 1061C+ 4/24AWG CM VERIFIED UL CAT5E 31086FEET 09745.0 METERS AVAYA-C SYSTEMIMAX：指的是该双绞线的生产商。1061C+：指的是该双绞线的产品号。4/24：说明这条双绞线是由4对24 AWG电线的线对所构成。铜电缆的直径通常用AWG(American Wire Gauge)单位来衡量。通常AWG数值越小，电线直径越大。我们通常使用的双绞线均是24AWG。CM：是指通信通用电缆，CM是NEC(美国国家电气规程)中防

16、火耐烟等级中的一种。VERIFIED UL：说明双绞线满足UL(Underwriters Laboratories Inc.保险业者实验室)的标准要求。UL成立于1984年，是一个非营利的独立组织，致力于产品的安全性测试和认证。CAT 5E：指该双绞线通过UL测试，达到超5类标准。31086FEET 09745.0 METERS：表示生产这条双绞线时的长度点。购买双绞线时。如果想知道一箱双绞线的长度，可以找到双绞线的头部和尾部的长度标记相减后得出。METERS表明以米为单位，如果是FT表示以英尺为单位。 2.1.4 RJ-45插头与插槽RJ是Registered Jack的缩写。在FCC（美国

17、联邦通信委员会标准和规章）中的定义是，RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11和RJ-45，计算机网络的RJ-45是标准8位模块化接口的俗称。在以往的四类、五类、超五类，六类布线中，采用的都是RJ 型接口。RJ-45插头是一种透明的塑料接插件，又称“水晶头”。前端有8个凹槽，简称“8P”（Position,位置）。凹槽内的金属接点共有8个，简称“8C”（Contact,触点），因此业界对此有“8P8C”的别称。和RJ45插头外观相似的有电话线的RJ11插头，它有4个槽（Position），有2个或4个金属接点（Contact），因此在普通电器商店中，常可看到标着“4P4C”或“4P2C

18、”的插头。图2.7是RJ-45插头与RJ-11插头的外观比较。图2.7 RJ-45插头与RJ-11插头的外观比较 RJ-45插头的前端有带有“V”型刀口的8个铜片平行放置，铜片的前端有一小部分分穿出RJ-45塑料壳，形成和RJ-45插槽接触的金属脚。制作线缆时，导线会位于刀口的下方，当用工具压紧RJ-45插头时，刀口将刺破导线的绝缘层，与导线铜芯接触，如图2.8。图2.8 带有“V”型刀口的铜片带有铜片一面的相对面附有一个弹片，用于将RJ-45插头固定在RJ 45插槽内。当弹片朝下时，前端最左边的铜片的就是第“1”引脚，然后往右依次为“2”、“3”到第“8”引脚，如图2.9。 图2.9 图2.

19、10 图2.10为网卡和网络连接设备上的RJ-45插槽，在RJ-45插头插入时，听到“喀嗒”声，表示到位。这时RJ-45插头上的8个铜片与RJ-45插座中对应的8个铜丝接触连接。215 双绞线的制作与简单测试 1线序双绞线的线序排列遵循北美的EIA/TIA568A和EIA/TIA568B两个标准。表2-1 EIA/TIA568A和EIA/TIA568B标准EIA/TIA568A标准EIA/TIA568B标准引脚顺序介质直接连接信号双绞线绕对的排列顺序引脚顺序介质直接连接信号双绞线绕对的排列顺序1Tx+白绿1Tx+白橙2Tx-绿2Tx-橙3Rx+白橙3Rx+白绿4没有使用蓝4没有使用蓝5没有使用

20、白蓝5没有使用白蓝6Rx-橙6Rx-绿7没有使用白棕7没有使用白棕8没有使用棕8没有使用棕双绞线的两种常用的连接方法：直通线和交叉线。直通线也称正线，制作时，线缆两端的水晶头中的线序采用同一标准，如都采用568A标准，或者都采用568B标准，如图2.11，通常采用568B标准。直通线适用于交换机（或集线器）UPLINK口与交换机（或集线器）普通端口之间，交换机（或集线器）与路由器之间，交换机（或集线器）与计算机网卡之间。图2.11 直通线交叉线也称反线，制作时，线缆两端的水晶头中的线序采用不同标准，即一端是568A，另一端是568B，如图2.12。交叉线适用于交换机（或集线器）普通端口与交换机

21、（或集线器）普通端口之间， 计算机网卡与计算机网卡之间。另外，路由器与计算机直接连接也使用交叉线。图2.12 交叉线2双绞线的制作下面以常用的EIA/TIA568B标准为例介绍制作方法。采用专用的RJ-45压线钳，如图2.13，该工具有切线、剥线和压线三种功能，图2.13 RJ-45压线钳 利用压线钳的用于切线的两个金属刀片在双绞线23厘米处（参见图2.16）的封套上划出刀痕，两手握住刀痕两侧的双绞线，拧动直到封套脱落，露出4对导线。或者使用工具将双绞线剥开一个小头，露出八根导线和撕剥线时，紧握双绞线封套，将撕剥线用力向外拉便可以划开封套，如图2.14，露出足够长的导线后，剪去封套和撕剥线。图

22、2.14撕剥线的使用 如图2.15，将4个线对从左到右按照橙蓝绿棕顺序排列，然后打开绕对，注意每对线打开时，花色线排纯色线的左边，八根线的顺序便为橙白、橙、蓝白、蓝、绿白、绿、棕白、棕（568B）。绿蓝棕橙 图2.15 色线的排列 将蓝色线和绿色线互换位置，形成橙白、橙、蓝白、绿、绿白、蓝、棕白、棕的顺序，保证该顺序，调整8根线使之平整，剪齐导线头，如图2.16。图2.16 RJ-45水晶头弹片朝下,使棕线在最右边。将剪好的8根线插入水晶头直至底部。 将水晶头放入压线钳的压槽中，如图2.17。注意压线钳一侧的金属压线齿（共8个）和另一侧的加固头要准确地与水晶头相对应，不能出现错位。然后，握住手

23、柄压紧水晶头，便制作完成。图2.17 将水晶头放入压线钳的压槽3双绞线的测试普通常用的测试工具有万用表、普通电缆测试仪、多功能电缆测试仪三种。 （1）万用表万用表是测试双绞线是否正常的基本工具。但它只能测量单个导线（一条芯线的两端）是否连通，因此，勉强可以得知这端接头的第几只脚是对应到另一端的第几只脚，但不能测出信号衰减情况。（2）普通电缆测试仪 如图2.18，电缆测试仪通常两个部分：一个为主测试器（如图2.18左半边），另一个为远程测试器（如图右半边），双方各有8个LED灯以及至少一个RJ45插槽（有些同时具有BNC，AUI，RJ11等测试功能)。对双绞线1，2，3，4，5，6，7，8线对逐

24、根（对）测试，并可区分判定哪一根（对）错线，短路和开路。它的部分功能也可以用万用表模拟，但电缆测试仪操作更方便。 RJ-45插槽图2.18 普通电缆测试仪测试方法：打开电源，将网线RJ-45插头分别插入主测试器和远程测试器，主机指示灯从1至8逐个顺序闪亮，如下所示：主测试器：1-2-3-4-5-6-7-8远程测试器：1-2-3-4-5-6-7-8若接线不正常，按下述情况显示： 有一根网线如3号线断路，则主测试仪和远程测试端3号灯饰都不亮。 有几条线不通，则几条线都不亮，当网线少于2根线连通时，灯都不亮。 两头网线乱序，例2，4线乱序，则显示如下：主测试器：1-2-3-4-5-6-7-8（不变）

25、远程测试器：1-4-3-2-5-6-7-8（改变） 网线有2根短路时，则主测试器显示不亮，而远程测试端显示短路的两根线灯都微亮，若有3根以上（含3根）短路时则所有短路的几条线号的灯都不亮。（3）多功能电缆测试仪 该设备除了可检测导线的连通状况，还可以得知信号衰减率，并直接以图形方式显示双绞线两端接脚对应状况等，价格较高。如图2.19，将双绞线的两端分别插入电缆测试仪的RJ-45插槽中，按下电源开关，选择“自动测试”模式。电缆测试仪会自动感应电缆的连接，并显示出电缆长度以及端到端的连接情况。 图2.19 多功能电缆测试仪22同轴电缆同轴电缆（coaxial cable）的频率特性比双绞线好，能进

26、行较高速率的传输。由于它的屏蔽性能好，抗干扰能力强，通常多用于基带传输。221同轴电缆的结构同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体屏蔽层和外层绝缘护套组成，如图2.20。内导体可以是单股铜芯或者多股绞合铜芯，电信号在其上传输。绝缘层用来隔绝内导体和外导体屏蔽层。外导体屏蔽层是一层金属网，可以有效防止电磁干扰。外层绝缘套用于保护线缆在外界环境中不被损坏。图2.20 同轴电缆的结构222同轴电缆的分类同轴电缆可分为两种基本类型，基带同轴电缆和宽带同轴电缆。1基带同轴电缆基带同轴电缆的屏蔽层通常是用铜做成网状的，特征阻抗为50。该电缆用于传输数字信号，型号一般有：RG-8即粗缆，RG-58即细缆。粗缆与细

27、缆最直观的区别在于电缆直径不同。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长、可靠性高，但是粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆，安装难度也大，所以总体造价高。相反，细缆则比较简单、造价低。但由于安装过程要切断电缆，所以当接头多时容易产生接触不良的隐患。 无论是使用粗缆还是细缆连接的网络，当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器，故障的诊断和修复都很麻烦。所以，逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。2宽带同轴电缆宽带同轴电缆屏蔽层通常是用铝冲压成的。特征阻抗为75。该电缆用于传输模拟信号，型号有RG-59，是有线电视CATV中的标准传输线缆。可以通过有线电视线缆访问Internet，这需要

28、一个中间设备，该设备一端连接在计算机上，另一端连接到有线电视网络，负责把进入网络的比特流转换为模拟信号，并把网络输出的模拟信号再转换成比特流。223使用基带同轴电缆的网络连接早期网络多使用粗缆和细缆连接，粗缆连接的网络称为10Base5，10表示网络的数据率为10Mb/s，Base表示电缆上的信号是基带信号，5表示一个干线段的最大距离为500米。细缆连接的网络称为10Base2，2表示一个干线段的最大距离大约为200米，实际为185米。粗缆连接在现在新建网络中已基本不用，细缆连接现在也较少使用，一般多用于使用双绞线受限的情况，比如在某些情况下克服双绞线连接带来的距离限制，适应某些无法使用双绞线

29、的老式网络设备等。1粗缆的连接1) 粗缆连接所需要的硬件建立一个粗缆以太网需要一系列硬件设备,包括:(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡。(2)收发器(Transceiver):粗缆以太网上的每个结点通过安装在干线电缆上的外部收发器与网络进行连接。在连接粗缆以太网时,用户可以选择任何一种标准的以太网(IEEE802.3)类型的外部收发器。收发器由两部分组成：含有电子元器件的媒体连接单元MAU（Medium Attachment Unit）和没有电子元器件的插入式分接头，称为媒体相关接口MDI(Medium Dependent Interface)。 (3)收发器

30、电缆:用于连接结点和外部收发器,通常称为AUI电缆。 (4)电缆系统:连接粗缆以太网的电缆系统包括: 粗同轴电缆，用于连接电缆的一系列连接器和50欧姆的终端匹配器。终端匹配器安装在干线电缆段的两端,用于防止电子信号的反射，干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。(5)中继器:对于使用粗缆的以太网,每个干线段的长度不超过500米,可以用中继器连接两个干线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五段干线段电缆。 2）粗缆与站点的连接图2.21粗缆与站点的连接如图2.21所示，计算机上必须安装提供AUI接口的网卡，网卡与收发器通过收发器电缆连接起来，收发器电缆的长度不能超

31、过50米，相邻收发器之间最小距离为2.5米。粗缆干线段两端分别安装有终端匹配器，且需一端接地。粗缆干线段最大长度为500米，每条干线段可以接入的结点数目最多为100个。 3)特点具有较高的可靠性,网络抗干扰能力强。具有较大的地理覆盖范围,最长距离可达2500米。线缆笨重，网络安装、维护和扩展比较困难。造价高。 2细缆的连接使用细缆组建小型局域网，主要是从节约设备开支的角度出发，或者由于所使用的某些早期的集线器之间无法用双绞线连接。1）细缆网络的硬件（1） 网络接口适配器：网络中每个结点需要一块提供BNC接口的以太网卡,如图2.22。BNC接口图2.22 提供BNC接口的以太网卡（2）BNC连接

32、器：安装在每个细缆段的两端；BNC电缆连接器如图2.23所示的左图为组合在一起的BNC连接器图示，而右图为各部分拆分后的图示，它包括BNC连接器连接器外套、尾管和触针三部分。图2.23 BNC电缆连接器（3） BNC T型连接器：细缆以太网上的每个结点通过T型连接器与网络进行连接，它水平方向的两个插头用于连接两段细缆，外观如图2.24。与之垂直的插口与网络接口适配器上的BNC接口相连,如图2.24。图2.24 BNC T型连接器（4）BNC终端匹配器：外观如图2.25,BNC 50的终端匹配器安装在干线段的两端，用于防止电子信号的反射。干线段电缆的两端的终端匹配器必须有一个且仅有一个接地。图2

33、.25 BNC终端匹配器（5） 中继器：由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音干扰，使有用的信号变得越来越弱，因此为了保证在较长传送范围内信号的有效性，要用中继器将弱信号放大整形后再转发出去。每个细缆干线段的长度要求不超过185米,可以用带有BNC接口的中继器（如图2.26）连接两个干线段,以扩充主干电缆的长度。图2.26 细缆中继器2）细缆制作步骤制作工具一般采用细缆专用压线钳，如图2.27，该工具同时具有压线、剥线、剪线功能。图2.27 细缆专用压线钳 如图2.28，认识连接器的各个组成部件。图2.28 各个组成部件 根据连接距离的要求，剪取一定长度的细缆(不少于0.5m)。用压线钳的剥线端

34、剥去电缆外面的一层胶体保护层，长度与BNC连接器的长度相当，约2cm。注意在剥去保护层时不要使用其他的工具，否则会切断与保护层相隔的金属网。 按图2.29所示用压线钳的剥线端剥去电缆的护套、屏蔽层和绝缘层，然后将连接器的尾管套在电缆上。如果芯线是多股的，剥去绝缘层后要将它顺向绞紧；如果有屏蔽铝箔，要撕去露出的铝箔。图2.29 剥好的细缆 将连接器的触针套在电缆的导线上，然后用压线钳的细孔夹住触针的底部，紧压，如图2.30。 图2.30 套上触针的电缆 如图2.30将电缆的金属网状屏蔽层松开一些，以连接器便能套进去。 如图2.31将BNC连接器外壳套在细缆上，使连接器的连接体刚好套在透明绝缘层上

35、，而不要把屏蔽层的金属网压住，将BNC连接器压紧， 保证触针和BNC连接器前端平齐，否则可能会引发通信故障。然后轻轻地拉一拉电缆以确认触针就位准确。图2.31将BNC连接器外壳套在细缆上 然后将屏蔽金属网均匀的压在BNC连接器的连接体上，再将尾管顶紧连接体，再用压接钳的细缆口夹住尾管，用力压紧，制作完成,如图2.32。图2.32 制作完成的细缆3） 细缆与站点的连接图 2.33细缆与站点的连接 如图2.33，在加入站点的位置将细缆切断，并在每段细缆的两端按照上述步骤安装BNC连接器，然后用BNC T型连接器的水平接头连接切断的细缆，垂直接头连接计算机网卡的BNC接口。干线边沿的连接稍有区别，B

36、NC T型连接器的水平接头一端连接切断的细缆，另一端连接终端电阻，垂直接头依然连接计算机网卡的BNC接口。两个相邻的BNC T型连接器之间的最小间隔距离为0.5米。一个细缆干线段的最大电缆长度为185米，细缆干线段两端各接一个终端匹配器，且需要有一端的终端匹配器接地。每个细缆干线段支持的最大结点数为30。需使用中继器延长电缆范围时，最多可使用4个中继器连接5个干线段。4） 细缆结构的主要特点有以下几点： 造价较低； 网络抗干扰能力强； 网络维护和扩展比较困难； 电缆系统容易产生断点，影响网络系统的可靠性。23光纤与铜介质比较，光纤可提供极宽的频带且功率损耗小、传输距离长(2公里以上)、传输率高

37、(可达数千Mbps)、传输损耗小，传输距离长，抗腐蚀、抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好，是构建高速安全性网络的理想选择。231光纤的结构与工作原理光纤通常是由石英玻璃拉成细丝，由纤芯和透明包层组成的同心圆柱，如图，纤芯的直径只有8至100m。光信号通过纤芯传导。这种由纤芯和包层组成的光纤是裸光纤。为了保护光纤表层，增加光纤的机械强度，在它外面要加外套，这就构成了光缆，如下图2.34所示。外套由涂覆层、缓冲层和套塑层组成。涂覆层的作用是防尘、增加机械强度，使光纤不易折断。缓冲层的作用是防止光纤遇冷弯曲。最外面的套塑层（也称二次涂覆层）进一步提高光纤的强度，使之便于操作和识别。 图2.34 光纤结

38、构纤芯由透明包层包裹，光在纤芯中传播，当光到达这两种透明介质的接触面时，光线被分成两部分，一部分光折射到包层中，另一部分反射回纤芯，由于包层的折射率较纤芯的折射率低，而光线由折射率高的介质射入折射率低的介质时,折射角大于反射角，所以当光线的入射角足够大（大于某个临界角度）时，就会出现全反射。全反射使光线到达纤芯与包层的接触面时折回纤芯并向远端传播，光线在纤芯内沿着一条“之”字型路线前进，如图2.35。图2.35 光在中的传输路径232 光纤的分类与特点光纤的种类很多，可以用不同的方法进行分类，根据传输模式的不同，光纤可以分为多模光纤和单模光纤两类。以一定角速度进入光纤的一束光在纤芯中所走的路径

39、的数目是有限的，这些路径被称为模式。1多模光纤（Multi Mode filber,MM）多模光纤的纤芯直径较大，允许不同角速度入射的光线在一条光纤中传输。根据入射角度的不同，各种模式的光在光纤中实际经过的距离可能不同，如图2.36(a)，它们到达目的地的时间也略有差异，这种现象被称为模式色散。因此多模光纤的纤芯剖面折射率分布为渐变型，由纤芯中心向外折射率逐渐减小，这样使得光通过纤芯中心时速度放慢，向外时速度加快，这就保证了所有模式的光几乎能同时到达终点。这样光接收器就能收到一个强闪的光，而不是一个模糊的闪光。标准的多模光纤一般采用直径为50m或者62.5m的纤芯，包层直径为125m，这种光纤

40、的表示为50/125或者62.5/125。多模光纤的光源通常是红外发光二极管（LED）。这种光源造价便宜但发射的光在光纤中的传输距离没有激光长。多模光纤可用于中容量、中距离通信系统，是局域网中最常用的光纤。 2单模光纤（Single Mode fiber,SM）单模光纤的纤芯中只传播一种模式的光，纤芯直径比多模光纤小很多，仅几微米（一般为8m10m），单模光纤的包层直径与多模光纤一样，均为125m。单模光纤不存在模式色散，纤芯的折射率是均匀的。单模光纤的纤芯没有空间供光线来回反射传播，单模光纤采用高度汇聚的红外激光源，产生的光线以90度进入纤芯，沿直线向前传播，如图2.36（b）。这使得单模光

41、纤与多模光纤相比，传输速率更高，距离更远。因此单模光纤适用于大容量（565Mb/s2.5Gb/s），长距离（30km以上）的通信。图2.36 多模光纤与单模光纤233光纤网络的组件简介1光纤通信过程光纤通信过程主要涉及三个部件：光发送器、光接收器和光纤。发送时，光发送器会将电信号转变成光信号，有光脉冲表示“1”,无光脉冲表示“0”。光信号在光纤中传播，途中光信号会因较长距离传输而衰减，需在适当位置设置中继器来保证远距离通信的质量。当光信号到达接收端后，由光接收器将光信号恢复为原始的电信号，如图2.37。图2.37光纤通信过程2光纤网络中的主要硬件简介1）光纤收发器实际中通信双方都需要发送和接收

42、信号，所以将光发送器和光接收器集成为光纤收发器，如图2.38。使用时去掉接口保护套，里边有两个光纤接口，一个用于光发送，一个用于光接收。RJ-45插槽用于通过双绞线连接以太网交换机或计算机网卡。图2.38光纤收发器2）光纤中继器在大容量和长距离的光纤通信中需要在一定距离处设置光纤中继器，如图2.39。图2.39光纤中继器3）光缆实际应用中，光纤以光缆的形式使用，一根光缆可以包含多根光纤。光缆基本由缆芯、加强构件和外保护层构成，如图2.40。光缆可以按照结构、铺设方式、用途等分为多种类别。 图2.40光缆结构 4）带有光纤模块的交换机 交换机的生产者将光纤的接口和收发器设计为通用接口的小模块即光

43、纤模块，如图2.41。该模块可以根据需求选择安装。中高档的交换机为了满足连接端口速率和传输距离的需求，往往都装有光纤模块。 图2.41带有光纤模块的交换机5）光纤网卡 光纤网卡的速率很高，一般为100至1000兆，适合于服务器等通信量较大的计算机与交换机连接,外观如图2.42。使用时将接口保护套去掉图2.42光纤网卡24 无线传输241电磁波谱1简介电磁波是变化的电磁场在空间的传播，它在真空中的传播速度等于光速。光也是电磁波。频率低的电磁波波长较长，频率高的电磁波波长较短。不同频率（波长）的电磁波组成了连续的电磁波谱，如图2.43电磁波谱的频率范围很广。目前已经探测到的电磁波，频率范围约1 H

44、z至1024 Hz，波长范围约108 m至10-16m。 SHAPE * MERGEFORMAT 图 2.43电磁波谱图 不同频率的电磁波具有不同物理特性用途也不同。无线电波，红外光和可见光都可以通过调节波的振幅、频率和相位来承载信息。电磁波频率越高承载的信息量就越大，但频率更高的紫外线、X射线、射线，由于难以产生和调节，且传播时易造成伤害，所以不被用于信息传播。 2电磁波谱的分配 在有线通信系统中，信号在实体的线路中传播，由于线路自身是相互隔离的，它们之间的干扰是有限的。而在无线通信系统中没有实体的通信线路，信号在开放的空间中传播，为了避免混乱，一般所采用的方式是透过频段（波段）的分配来进行

45、隔离。这种分配通常都是由政府立法来执行，将电磁波谱分段，依据不同的应用目的分配使用。所以大多数的频段的使用如同土地，能源的使用一样，必须获得许可并付费。 在电磁波谱中有一些频段的使用是无需授权的，即这些频段的使用没有根据应用目的分配，可以任意使用。大多数政府都预留了这样的频段，称为ISM（Industrial，Scientific and Medical），即工业、科学和医疗领域中所有使用电磁波的设备都可以任意使用这些频段，当然不同的国家ISM频段的位置会有所不同，图是三个ISM频段，其中2.4GHz频段几乎所有国家都开放使用。 1）900MHz频段，用于无绳电话、蜂窝电话和其他消费品，频段范

46、围小，数据速率最大为1Mb/s，但传输距离较长。该段已十分拥挤，从而有时造成用户受到干扰或无法接入网络。 2）2.4GHz频段，频段范围比900MHz频段要宽，无线标准802.11b工作在该段，能提供最高11Mb/s的数据速率。大多数无线网络设备采用该频带作为主要传输频率。 3）5GHz频段，较以上两个频段开放的晚，无线标准802.11a工作在该段，能提供最高54Mb/s的数据速率，但传输距离较短。242 红外线和激光 1红外线红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。如电视机等家用电器的遥控器就是通过红外线脉冲信号来实现遥控的。红

47、外线无法穿透固体物质，所以分别处于两个房间的红外系统之间不会相互干扰，这使得红外频段的使用无需政府许可。 红外线传输有三种模式： 1）直接式红外线连接，建立连接时，由于红外端口射出的红外线以圆锥形向外散出，所以将两个设备的红外线端口相互对准，使之在接收范围内，且之间不能有障碍物。这常用于两个桌面或掌上设备的临时通信。 2) 反射式红外线连接，在一个封闭的空间内，红外线设备依靠墙壁和物体对红外线的反射接收另一设备的发送的信号。这时无需设备红外端口的对准。 3) 全向性红外线连接，各个设备的红外端口对准红外线基站设备，从而通过基站实现彼此通信。采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常